Waiting
Elaborazione accesso...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

التخليق الإشعاعي ل 1-(2-[18F]Fluoroethyl)-L-Tryptophan باستخدام وعاء واحد ، بروتوكول من خطوتين

Published: September 21, 2021 doi: 10.3791/63025
Automatic Translation
1,2, 1,2, 1,2, 2, 3, 1,2, 1,4
1Diagnostic & Research PET/MRI Center, Nemours/Alfred I. duPont Hospital for Children, 2Department of Radiology, Nemours/Alfred I. duPont Hospital for Children, 3Department of Neurology, Nemours/Alfred I. duPont Hospital for Children, 4Department of Biomedical Research, Nemours/Alfred I. duPont Hospital for Children

Summary

هنا ، نصف التخليق الإشعاعي ل 1-(2-[18F] Fluoroethyl)-L-tryptophan ، وهو عامل تصوير مقطعي بالإصدار البوزيتروني لدراسة استقلاب التربتوفان ، باستخدام استراتيجية من وعاء واحد ، من خطوتين في نظام تخليق الكيمياء الإشعاعية مع عوائد كيميائية إشعاعية جيدة ، وفائض enantiomeric عالية ، وموثوقية عالية.

Abstract

مسار كينورينين (KP) هو الطريق الرئيسي لاستقلاب التربتوفان. تشير الأدلة بقوة إلى أن مستقلبات KP تلعب دورا حيويا في انتشار الورم والصرع والأمراض العصبية التنكسية والأمراض النفسية بسبب آثارها المناعية المعدلة والعصبية والسمية العصبية. عامل التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني الأكثر استخداما على نطاق واسع (PET) لرسم خرائط استقلاب التربتوفان ، α-[11C] methyl-L-tryptophan ([11C]AMT) ، له عمر نصف قصير يبلغ 20 دقيقة مع إجراءات التخليق الإشعاعي الشاقة. مطلوب سيكلوترون في الموقع للتوليف الإشعاعي [11C] AMT. ينتج عدد محدود فقط من المراكز [11C] AMT للدراسات قبل السريرية والتحقيقات السريرية. وبالتالي ، هناك حاجة ماسة إلى تطوير عامل تصوير بديل له عمر نصف أطول ، ومناسب في الحركيات الحية ، ويسهل أتمتته. تم الإبلاغ عن فائدة وقيمة 1-(2-[18F]fluoroethyl)-L-tryptophan ، وهو نظير تريبتوفان يحمل علامة الفلور 18 ، في التطبيقات قبل السريرية في xenografts المشتقة من خط الخلية ، و xenografts المشتقة من المريض ، ونماذج الأورام المعدلة وراثيا.

تقدم هذه الورقة بروتوكولا للتخليق الإشعاعي ل 1-(2-[18F]fluoroethyl)-L-tryptophan باستخدام استراتيجية من وعاء واحد وخطوتين. باستخدام هذا البروتوكول ، يمكن إنتاج المقتفي الإشعاعي بنسبة 20 ± 5٪ (تم تصحيح الاضمحلال في نهاية التوليف ، n > 20) عائد كيميائي إشعاعي ، مع كل من النقاء الكيميائي الإشعاعي وفائض enantiomeric لأكثر من 95٪. يتميز البروتوكول بكمية سلائف صغيرة لا تزيد عن 0.5 مل من مذيب التفاعل في كل خطوة ، وتحميل منخفض من 4،7،13،16،21،24-hexaoxa-1،10-diazabicyclo [8.8.8] hexacosane (K222) ، ومرحلة متنقلة حميدة بيئيا وقابلة للحقن للتنقية. يمكن تكوين البروتوكول بسهولة لإنتاج 1-(2-[18F]fluoroethyl)-L-tryptophan للتحقيق السريري في وحدة متاحة تجاريا.

Introduction

في البشر ، التربتوفان هو عنصر أساسي في النظام الغذائي اليومي. يتم استقلاب التربتوفان في المقام الأول عبر مسار كينورينين (KP). يتم تحفيز KP بواسطة إنزيمين محددين للمعدل ، إندوليامين 2 ، 3-ثنائي الأكسجين (IDO) وتريبتوفان 2 ، 3-ثنائي أكسجيناز (TDO). يتم تحويل أكثر من 95٪ من التربتوفان إلى كينورينين ومستقلباته النهائية ، مما يؤدي في النهاية إلى توليد نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد ، وهو أمر ضروري لنقل الطاقة الخلوية. KP هو منظم رئيسي للجهاز المناعي ومنظم مهم للمرونة العصبية والآثار السمية العصبية 1,2. وينطوي استقلاب التربتوفان غير الطبيعي في مختلف الاضطرابات العصبية والأورام والنفسية والأيضية. لذلك ، تم استخدام نظائر التربتوفان ذات العلامات المشعة على نطاق واسع في التحقيق السريري. أكثر المقتفيات الإشعاعية التريبتوفان شيوعا التي تم التحقيق فيها سريريا هما 11C-α-methyl-L-tryptophan ([11C]AMT) و 11C-5-hydroxytryptophan (11C-5-HTP)3.

في 1990s ، تم استخدام 11C-5-HTP لتصور الأورام العصبية الصماوية التي تفرز السيروتونين 4 ولتشخيص ومراقبة العلاج من سرطان البروستاتا الغدي البروستاتا النقيلي المقاوم للهرمونات5. في وقت لاحق ، تم استخدامه كأداة تصوير لتحديد كمية نظام السيروتونين في البنكرياس الغدد الصماء6. ١١ كان C-5-HTP أيضا متتبعا واعدا للكشف غير الباضع عن الجزر القابلة للحياة في زرع الجزر داخل البوابة ومرض السكري من النوع 27,8. على مدى العقدين الماضيين ، تقدمت العديد من الأحماض الأمينية ذات العلامات المشعة إلى التحقيق السريري9,10. على وجه الخصوص ، تلقى التريبتوفان التناظري المسمى بالكربون 11 [11C] AMT اهتماما واسعا لرسم خرائط تخليق السيروتونين في الدماغ11،12،13،14 ولتوطين بؤر الصرع ، والأورام الصرعية ، ومجمع التصلب الدرني ، والأورام الدبقية ، وسرطان الثدي15،16،17،18،19،20 ,21,22,23,24,25,26. [11 ج] لدى AMT أيضا إقبال كبير على مختلف الأورام منخفضة وعالية الجودة لدى الأطفال27. علاوة على ذلك، تم استخدام تحليل التتبع الحركي ل [11C] AMT في الأشخاص البشريين للتمييز بين الأورام المختلفة وتصنيفها والتمييز بين الورم الدبقي وإصابة الأنسجة الناجمة عن الإشعاع15. [11 ج] يظهر التصوير الموجه بواسطة AMT فوائد سريرية كبيرة في اضطرابات الدماغ3,25. ومع ذلك ، نظرا لقصر عمر النصف للكربون-11 (20 دقيقة) وإجراءات التخليق الإشعاعي الشاقة ، يقتصر استخدام AMT [11C] على عدد قليل من مراكز PET مع السيكلوترون في الموقع ومرفق الكيمياء الإشعاعية.

يتمتع الفلور-18 بعمر نصف موات يبلغ 109.8 دقيقة ، مقارنة بعمر النصف 20 دقيقة للكربون-11. وتركزت الجهود بشكل متزايد على تطوير أجهزة تتبع إشعاعي تحمل علامة الفلور 18 لاستقلاب التربتوفان3,28. تم الإبلاغ عن ما مجموعه 15 من أجهزة التتبع الإشعاعي الفريدة من نوعها للفلور 18 المراد بها الإشعاعي التربتوفان من حيث وضع العلامات الإشعاعية ، وآليات النقل ، في المختبر وفي الجسم الحي ، والتوزيع البيولوجي ، وامتصاص الورم في xenografts. ومع ذلك، لوحظ إزالة الفلورة السريعة في الجسم الحي للعديد من المقتفيات، بما في ذلك 4-و 5-و 6-[18F]fluorotryptophan، مما حال دون مزيد من الترجمة السريرية29. 5-[18F] فلورو-α-ميثيل تريبتوفان (5-[18F]FAMT) و 1-(2-[18F]فلورو إيثيل)-L-تريبتوفان (L-[18F]FETrp، المعروف أيضا باسم (S)-2-amino-3-(1-(2-[18F]فلورو إيثيل)-1H-indol-3-yl) حمض البروبانويك، الوزن الجزيئي 249.28 جم/مول)، هما أكثر المقتفيات الإشعاعية الواعدة مع الحركيات المواتية في الجسم الحي في النماذج الحيوانية وإمكانات كبيرة لتجاوز [11 C]AMT لتقييم الحالات السريرية مع استقلاب التربتوفان غير المنظم28. 5-[18F] أظهر FAMT امتلاء عاليا في xenografts الورم الإيجابي IDO1 من الفئران التي تعاني من نقص المناعة وهو أكثر تحديدا لتصوير KP من [11C] AMT28,30. ومع ذلك ، فإن الاستقرار في الجسم الحي ل 5-[18F] FAMT لا يزال مصدر قلق محتمل حيث لم يتم الإبلاغ عن بيانات إزالة الفلورة في الجسم الحي بعد 30 دقيقة من حقن التتبع30.

أظهرت دراسة ما قبل السريرية في نموذج فأر الورم الأرومي النخاعي المعدل وراثيا أنه بالمقارنة مع 18F-fluorodeoxyglucose (18F-FDG) ، L-[18F] FETrp كان لديه تراكم عال في أورام الدماغ ، لا يكاد يذكر في إزالة الفلورة في الجسم الحي ، وامتصاص منخفض للخلفية ، مما يدل على نسبة مستهدفة إلى غير مستهدفة متفوقة 31,32. أشارت دراسات قياس الجرعات الإشعاعية في الفئران إلى أن L-[18F] FETrp كان لديه تعرض أقل بنسبة 20٪ تقريبا لقياس الجرعات المواتية من 18F-FDG PET tracer33 السريري. بالاتفاق مع نتائج الباحثين الآخرين ، توفر بيانات الدراسة قبل السريرية أدلة كبيرة لدعم الترجمة السريرية ل L-[18F] FETrp للتحقيق في استقلاب التربتوفان غير الطبيعي لدى البشر الذين يعانون من اضطرابات الدماغ مثل الصرع والأورام العصبية والتوحد والتصلب الدرني28،31،32،33،34،35،36 . ويبين الجدول 1 مقارنة عامة بين المقتفيات الثلاثة الأكثر تحقيقا على نطاق واسع لاستقلاب التربتوفان، وهي 11C-5-HTP و [11C] AMT و L-[18F] FETrp. كل من 11C-5-HTP و [11C] AMT لهما عمر نصف قصير وإجراءات وضع العلامات الإشعاعية الشاقة. يتم وصف بروتوكول للتخليق الإشعاعي ل L-[18F] FETrp باستخدام نهج وعاء واحد من خطوتين هنا. ويتميز البروتوكول باستخدام كمية صغيرة من سلائف وضع العلامات الإشعاعية، وكمية صغيرة من مذيبات التفاعل، وتحميل منخفض من K222 السامة، ومرحلة متنقلة حميدة بيئيا وقابلة للحقن للتنقية والتركيب السهل.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

تنبيه: يتضمن البروتوكول مواد مشعة. أي جرعة إضافية من المواد المشعة يمكن أن تؤدي إلى زيادة متناسبة في فرصة الآثار الصحية الضارة مثل السرطان. يجب على الباحثين اتباع ممارسات الجرعة "المنخفضة التي يمكن تحقيقها بشكل معقول" (ALARA) لتوجيه بروتوكول التخليق الإشعاعي مع الحماية الكافية في الخلية الساخنة أو غطاء الرصاص. من الضروري تقليل وقت الاتصال المباشر ، واستخدام درع الرصاص ، والحفاظ على أقصى مسافة لأي خطوة التعرض للإشعاع في عملية التخليق الإشعاعي. ارتد شارة قياس الجرعات الإشعاعية وحلقات مراقبة اليد طوال التجربة بأكملها، وكثيرا ما راقب الأسطح التي يحتمل أن تكون ملوثة مثل القفازات والأكمام والقدمين. يجب اتباع اللوائح التنظيمية المحلية والمؤسسية للجنة التنظيمية النووية لاستخدام أي مواد مشعة وشحنها والتخلص منها.

1. الاستعدادات الأولية

  1. تحضير 10٪ من الإيثانول في المرحلة المتنقلة من خلات الصوديوم / حمض الخليك 50 mM للكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء شبه التحضيرية (HPLC).
    1. ضع 3 مل من حمض الخليك الجليدي في قارورة حجمية نظيفة سعة 1000 مل. أضف 900 مل من الماء فائق النقاء (مقاومة 18 مليون أوم سم عند 25 درجة مئوية) إلى القارورة الحجمية ؛ أضف ما يقرب من 8 مل من محلول هيدروكسيد الصوديوم 6 M واضبط الرقم الهيدروجيني إلى 5.5 باستخدام مقياس الأس الهيدروجيني المعاير وشريط الأس الهيدروجيني. بعد أن يبرد المحلول إلى درجة حرارة الغرفة ، قم بتكوين الحجم إلى 1000 مل بالماء فائق النقاء لإعداد محلول خلات الصوديوم / حمض الخليك (الرقم الهيدروجيني 5.5) الذي يبلغ 50 ملليمتر.
    2. قم بتصفية المحلول بالتفريغ من خلال مرشح غشاء 0.2 ميكرومتر ونقل المحلول إلى زجاجتين مذيبتين سعة 500 مل.
    3. ضع ما يقرب من 250 مل من المخزن المؤقت أعلاه في قارورة حجمية سعة 500 مل. استخدم أسطوانة متدرجة لقياس 50 مل من الإيثانول في دستور الأدوية الأمريكي (USP) وأضف الإيثانول إلى القارورة الحجمية. قم بتكوين الحجم إلى 500 مل مع 50 mM من خلات الصوديوم / حمض الخليك ، وقياس قيمة الرقم الهيدروجيني باستخدام شريط الأس الهيدروجيني.
  2. إعداد حلول مراقبة الجودة (QC) لاختبار ملاءمة النظام.
    1. أعد ملء زجاجات المذيبات HPLC بالماء النقي العذب (المذيب A) والإيثانول (المذيب B). قم بتعبئة مضخة HPLC وقم بتحميل برنامج HPLC بمعدل تدفق يبلغ 1 مل / دقيقة يتكون من 30٪ من المذيبات A و 70٪ من المذيبات B (v / v).
    2. قم بعمل حل تحكم (حل فارغ) لمراقبة الجودة. أضف 5 مل من كلوريد الصوديوم بنسبة 0.9٪ في قارورة زجاجية سعة 20 مل. أضف 0.15 مل من 23.4٪ كلوريد الصوديوم إلى المحلول أعلاه. أضف 6 مل من المرحلة المتنقلة HPLC شبه التحضيرية المحضرة في الخطوة 1.1.3 (10٪ إيثانول في 50 mM من خلات الصوديوم / حمض الخليك ، الرقم الهيدروجيني 5.5) إلى القارورة الزجاجية.
    3. تحضير 1 ميكروغرام/مل من مخاليط L-FETrp غير المشعة و 5 ميكروغرام/مل من مخاليط L-FETrp و D-FETrp الراسيمية (الحلول القياسية).
    4. قم بإنشاء منحنى معايرة باستخدام حلول L-FETrp القياسية (0.1 ميكروغرام / مل ، 0.5 ميكروغرام / مل ، 1.0 ميكروغرام / مل ، 10 ميكروغرام / مل ، 100 ميكروغرام / مل).
    5. قم بإعداد تسلسل HPLC. تأكد من أن التسلسل يتضمن تشغيلا واحدا لمحلول العينة الفارغ ، وتشغيلين من L-FETrp القياسي (1 ميكروغرام / مل) ، وتشغيل واحد من مخاليط L-FETrp و D-FETrp الراسيمية (5 ميكروغرام / مل) ، وتشغيل واحد للمستحضرات الصيدلانية الإشعاعية النهائية.
    6. قم بتشغيل تسلسل HPLC الجزئي لاختبار مدى ملاءمة النظام قبل تحليل العينات المشعة باستخدام عمود HPLC تحليلي (250 × 4.6 مم).
      1. قم بتشغيل عينة فارغة واحدة وتأكد من أن كروماتوجرام العينة الفارغة لا يظهر أي قمم أو غير مهمة بين حجم الفراغ و 10 دقائق من الكروماتوجرام.
      2. قم بتشغيل نسختين متماثلتين من الحل القياسي (يحتوي على 1 ميكروغرام / مل من L-FETrp). تأكد من أن مساحات L-FETrp في النسختين المتماثلتين ضمن ±5٪ من القيمة المتوسطة.
      3. قم بتشغيل عينة واحدة من مخاليط L-FETrp و D-FETrp (5 ميكروغرام / مل من L-FETrp و D-EFTrp ، على التوالي). تأكد من إمكانية تحديد L-FETrp و D-FETrp على الكروماتوجرام وخط الأساس الذي تم حله.
  3. إعداد حلول وضع العلامات الإشعاعية وغيرها من المستلزمات.
    1. أضف الحلول التالية إلى خمسة قوارير على شكل حرف V سعة 1.5 مل على التوالي. قارورة 1: 1 مل من كربونات البوتاسيوم (K2CO3) / محلول K222 (5 ملغ / مل K222 و 1 ملغ / مل K2CO3 في محلول ماء / أسيتونيتريل ، 1/99 ، v / v) ل [18F] إزالة الفلورايد ؛ قارورة 2: 0.4 مل من الأسيتونيتريل اللامائي لتجفيف الفلورايد [18F] ؛ قارورة 3: سلائف وضع العلامات الإشعاعية في الأسيتونيتريل اللامائي (1-2 ملغ في 0.5 مل من الأسيتونيتريل اللامائي) لدمج الفلورايد [18F] ؛ قارورة 4: حمض الهيدروكلوريك (2 م ، 0.25 مل) في الأسيتونيتريل (0.25 مل) للتحلل الحمضي ؛ قارورة 5: 2 M هيدروكسيد الصوديوم (0.25 مل) لتحييد مخاليط التفاعل.
    2. قم بتنشيط خرطوشة ضوء ميثيل الأمونيوم الرباعية (QMA) عن طريق المرور أولا عبر 10 مل من محلول بيكربونات الصوديوم المشبع ، متبوعا ب 10 مل من الماء فائق النقاء ، ثم اغسل الخرطوشة بتدفق النيتروجين. قم بتهيئة خرطوشة C8 خفيفة وخرطوشة أكسيد الألومنيوم المحايدة عن طريق المرور عبر 10 مل من الإيثانول ، متبوعة ب 10 مل من الماء فائق النقاء.
    3. أضف 0.15 مل من 23.4٪ من كلوريد الصوديوم و 5 مل من كلوريد الصوديوم بنسبة 0.9٪ إلى قارورة تركيبة معقمة 30 مل لضبط التوتر وتخفيف جزء HPLC.
    4. تحضير محلول (1 مل من خلات الصوديوم / حمض الخليك العازل ، 50 مللي متر ، الرقم الهيدروجيني = 5.5 محضر في الخطوة 1.1.1 ، 1 مل من الإيثانول ، و 0.5 مل من الماء [إجمالي 2.5 مل]) في حقنة لشطف وعاء التفاعل ؛ تحميل في قارورة معقمة 10 مل.

2. تجميع لوازم وضع العلامات الراديوية والتوليف الإشعاعي L-[18F] FETrp

  1. تجميع لوازم وضع العلامات الراديوية.
    1. قم بتشغيل طاقة الوحدة النمطية وثاني أكسيد الكربون والهواء المضغوط وخطوط الأرجون وطاقة وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC). انقر فوق الزر mod_pscf18 لتنشيط برنامج نظام توليف الكيمياء الإشعاعية. قم بتهيئة MVP للإدخال والإخراج والصياغة ، وتأكد من أن MVPs في المواضع 4 و 1 و 1 على التوالي.
    2. تأكد من أن حلقة HPLC في موضع الحقن وخرطوشة ضوء QMA في موضع احتجاز الفلورايد [18F].
    3. قم بتركيب زجاجة المرحلة المتنقلة HPLC شبه التحضيرية (التي تحتوي على الحل المعد في الخطوة 1.1.3). قم بموازنة نظام HPLC عن طريق تمرير المرحلة المتنقلة عبر عمود HPLC الدائري (250 × 10 مم) وعمود C18 (100 × 10 مم) بمعدل تدفق يبلغ 2 مل / دقيقة لمدة 30 دقيقة على الأقل ، ثم قم بتبديل صمام التحويل ، واسمح لهاتف HPLC المحمول بالمرور عبر عمود HPLC الدائري فقط ، وقم بزيادة معدل التدفق إلى 3 مل / دقيقة.
    4. قم بتركيب خرطوشة ضوء QMA في خط ملائمة/تحرير الفلورايد [18F]. قم بتركيب خراطيش الألومينا/C8 المكدسة بين موضع MVP 6 للإدخال والقارورة الوسيطة، وهي قارورة على شكل حرف V سعة 10 مل متصلة بحلقة عينة HPLC. قم بتثبيت قارورة فارغة سعة 10 مل (قارورة تنفيس) في موضع MVP الناتج 4 باستخدام إبرة أخرى متصلة بالقارورة كتنفيس. قم بتثبيت قوارير الكاشف 1-5 على مواضع MVP المدخلة 1-5 ، على التوالي.
    5. قم بتثبيت القارورة التي تحتوي على محلول الشطف المعد في الخطوة 1.3.4 إلى موضع MVP الناتج 6.
    6. قم بتركيب زجاجة نفايات سعة 500 مل (لجمع نفايات HPLC التي تمر عبر كل من العمودين الدائري وC18) في موضع MVP 1 للصياغة. قم بتركيب زجاجة نفايات أخرى سعة 500 مل (لجمع نفايات HPLC التي تمر عبر العمود الدائري) في نهاية جمع النفايات في الصمام ذي الوضعين ذي الأربعة منافذ.
    7. قم بتوصيل قارورة جمع الكسور (محلول معبأ مسبقا تم إعداده في الخطوة 1.3.3) بموضع MVP 2 للصياغة. قم بتوصيل موضع MVP الناتج 3 (خط الغاز) وخط تسليم المنتج النهائي بقوارير MVP موضع MVP 2 لاستعادة المنتج النهائي المركب. قم بتثبيت قارورة معقمة فارغة سعة 10 مل في موضع MVP 3 ، والذي سيتم استخدامه كقارورة احتياطية لجمع الكسر المستهدف.
    8. قم بتثبيت العمود القصير C18 بين صمام التحويل رباعي المنافذ وثنائي الموضع والتركيبة MVP.
      ملاحظة: أثناء تركيب قوارير الكاشف والصياغة، تأكد من إيقاف تشغيل إمدادات الأرجون في لوحة التحكم، وأن ضغط الأرجون صفر لتجنب أي نقل غير متوقع للسائل أثناء تجميع القارورة. تحقق مرة أخرى من جميع وصلات الإبرة ومواضع القارورة ومواضع MVP بحثا عن التخليق الإشعاعي القابل للتكرار.
  2. التخليق الإشعاعي ل L-[18F]FETrp
    1. تلقي ومسح [18F] الفلورايد.
      1. عند تلقي محلول الفلورايد [18F] (15 ± 3 جيجا بيكوريال (GBq) في بداية التوليف ، انظر جدول المواد) ، قم بمسح صندوق الرصاص على السطح وعلى ارتفاع 1 متر لتسجيل الحد الأقصى لمعدلات التعرض للإشعاع. قم بإجراء اختبار مسح للتأكد من أن صندوق الشحن غير ملوث. سجل جرعة [18F] من الفلورايد والوقت.
    2. نقل [18F] الفلورايد.
      1. نقل النشاط الإشعاعي إلى نظام تخليق الكيمياء الإشعاعية.
      2. قم بتوصيل خط الأرجون بإبرة قصيرة وخط نقل الفلورايد [18F] بإبرة طويلة بقارورة الفلورايد [18F]. أغلق الباب الزجاجي ذو الخلايا الساخنة وباب الرصاص.
        تحذير: استخدم مشبك طويل لدفع كلا الإبرتين لأسفل. تأكد من أن طرف الإبرة الطويل يجلس في الجزء السفلي من قارورة الفلورايد [18F] بحيث يمكن نقل كل الفلورايد [18F] إلى الخارج. عادة ، يتم طلب قارورة على شكل حرف V لتوصيل الفلورايد [18F].
    3. فخ ، أعود ، وجافة بشكل أزيوتروبي [18F] الفلورايد.
      1. انقر فوق Ar Supply لتشغيل خط إمداد الأرجون، وزيادة ضغط الأرجون، وتشغيل خط دفع الفلورايد [18F]، ودفع الفلورايد المائي [18F] من خلال خرطوشة ضوء QMA. بعد أن يتم حبس كل النشاط الإشعاعي في خرطوشة ضوء QMA ، وتكون قراءة كاشف النشاط الإشعاعي ثابتة ، قم بزيادة ضغط الأرجون ونفخ الأرجون من خلال الخرطوشة لمدة 5 دقائق أخرى لإزالة الماء الزائد.
      2. قم بإيقاف تشغيل خط دفع الفلورايد [18F]، وخفض ضغط الأرجون إلى الصفر، وقم بتبديل الصمام ثنائي المنافذ المكون من ستة منافذ من موضع احتجاز الفلورايد [18F] إلى موضع الاستخراج. افتح قارورة التفاعل ، وقم بتشغيل موضع الإدخال MVP 1 خط الأرجون ، وادفع محلول K222 / K2CO3 إلى قارورة الإدخال MVP موضع 1 من خلال خرطوشة ضوء QMA لإخراج النشاط الإشعاعي إلى قارورة التفاعل. قم بتبديل موضع إزالة الفلورايد [18F] إلى موضع الملائمة.
      3. انقر فوق الزر " تسخين" لتسخين المفاعل عند 110 درجة مئوية، وقم بتشغيل موضع الإخراج MVP 4 خط الأرجون (خط الكنس) الذي يتصل بالمفاعل، وتبخر المذيب في موضع MVP الناتج 4 قارورة.
      4. انقر فوق الزر تبريد لتبريد المفاعل إلى درجة حرارة الغرفة باستخدام ثاني أكسيد الكربون المضغوط ، وقم بإيقاف تشغيل الخط الكاسح ، وقم بتبديل موضع MVP للإدخال 1 إلى الموضع 2 ، وأضف الأسيتونيتريل اللامائي في القارورة 2. قم بتشغيل خط الكنس والسخان ليجف الفلورايد [18F] بشكل أزيوتروبي عند 110 درجة مئوية.
    4. أضف سلائف وضع العلامات الإشعاعية وادمج الفلورايد [18F].
      1. قم بتبريد المفاعل إلى درجة حرارة الغرفة ، وأوقف تشغيل خط الكنس ، وقم بتبديل موضع MVP للإدخال 2 إلى الموضع 3 ، وأضف سلائف وضع العلامات الراديوية tosylate في القارورة 3. أغلق المفاعل ، وقم بتسخين مخاليط التفاعل عند 100 درجة مئوية لمدة 10 دقائق.
    5. تبخر مذيب التفاعل و acidolyse.
      1. قم بتبريد المفاعل وفتحه ، وقم بتشغيل خط الكنس ، وتبخر مذيب التفاعل عند 100 درجة مئوية.
      2. قم بتبريد المفاعل ، وأطفئ خط الكنس ، وقم بتبديل موضع MVP للإدخال 3 إلى الموضع 4 ، وأضف خليط حمض الهيدروكلوريك / الأسيتونيتريل (0.5 مل ، 1/1 ، v / v). سخن التفاعل عند 100 درجة مئوية لمدة 10 دقائق لإزالة الحماية من مجموعات حماية tert-butyl و tert-butyloxycarbonyl في سلائف وضع العلامات الإشعاعية.
    6. تحييد رد الفعل.
      1. قم بتبريد المفاعل إلى درجة حرارة الغرفة ، وقم بتبديل موضع MVP للإدخال 4 إلى الموضع 5 لإضافة هيدروكسيد الصوديوم 2 M لتحييد خليط التفاعل. قم بإيقاف تشغيل خط الأرجون MVP للإدخال.
    7. انقل خليط التفاعل إلى القارورة الوسيطة.
      1. انقر فوق الزر F في MVP الناتج لتبديل MVP الناتج من موضع التهوية 4 إلى الموضع 5 ، ثم انقر فوق الزر F في MVP الإدخال لتبديل MVP الإدخال من الموضع 5 إلى الموضع 6. قم بتشغيل خط الأرجون MVP للإخراج. ادفع خليط التفاعل عبر خرطوشة أكسيد الألومنيوم المحايد المكدس وخراطيش C8 إلى القارورة الوسيطة المثبتة قبل حلقة عينة HPLC.
    8. شطف المفاعل ونقل الحل.
      1. قم بتبديل موضع MVP الناتج 5 إلى الموضع 6 ، وادفع محلول الشطف في قارورة موضع MVP الناتج 6 من خلال قارورة التفاعل ، والخراطيش إلى القارورة الوسيطة ، على التوالي. لاحظ أن حجم الخليط المشترك حوالي 3.5 مل. أغلق وعاء التفاعل.
    9. قم بتحميل الخليط المشترك إلى حلقة HPLC وتنقية الخليط.
      1. قم بتبديل حلقة HPLC من موضع الحقن إلى موضع التحميل ، وقم بتشغيل خط الأرجون MVP للإدخال ، وقم بتحميل المخاليط إلى حلقة HPLC سعة 5 مل. عند اكتمال الحمل، قم بتبديل زر التحميل للحقن، وانقر فوق حقن HPLC لبدء كروماتوجرام HPLC بمعدل تدفق 3 مل/دقيقة. انقر فوق زر شاشة HPLC للوصول إلى كروماتوجرام HPLC في الوقت الفعلي.
    10. قم بتحويل الكسر المستهدف إلى العمود C18.
      1. انقر فوق الزر MVP لتحويل جزء HPLC المستهدف إلى عمود C18 القصير في حوالي 12 دقيقة.
    11. اغسل عمود HPLC الدائري وقم بتنقية الكسر في عمود C18.
      1. بعد جمع النشاط الإشعاعي المستهدف في العمود C18 (وتدفق المرحلة المتنقلة HPLC إلى زجاجة النفايات MVP موضع MVP 1 للصياغة) ، قم بتبديل صمام التحويل ثنائي المنافذ المكون من أربعة منافذ إلى موضع جمع النفايات. اغسل العمود الدائري عند 4 مل / دقيقة لمدة 6 دقائق لإزالة الشوائب البسيطة D-[18F] FETrp وغيرها من الشوائب فوق البنفسجية (UV).
      2. انقر فوق الزر MVP لتحويل المرحلة المتنقلة HPLC مرة أخرى إلى موضع MVP 1 للتركيبة بمعدل تدفق 3 مل / دقيقة. لاحظ أن المرحلة المتنقلة تمر عبر العمود الدائري والعمود C18 لتنقية L-[18F] FETrp المحتفظ به في العمود C18.
    12. جمع الكسر المستهدف.
      1. جمع العطر في حوالي 32-34 دقيقة في صياغة MVP الموقف 2 قارورة.
        ملاحظة: عادة ، يتم جمع جزء HPLC لمدة 2 دقيقة ، والحجم الإجمالي بالإضافة إلى محلول كلوريد الصوديوم المعبأ مسبقا هو 8-15 مل.
    13. قم بتوصيل الجرعة إلى قارورة المنتج النهائي المعقمة.
      1. ادفع المحلول في التركيبة MVP موضع 2 قارورة من خلال خط التسليم والمرشح المعقم إلى قارورة الجرعة النهائية (عبر إبرة مرشح التهوية المعقمة المثبتة مسبقا).
        ملاحظة: خطوات البروتوكول 2.2.9-2.2.13 هي خطوات تستخدم لتنقية HPLC ل L-[18F] FETrp.
    14. فحص النشاط الإشعاعي وحجم الجرعة.
      1. قم بإزالة المرشح المعقم وفحص نشاط الجرعة النهائية وحجمها.
      2. اغسل النظام بالماء فائق النقاء متبوعا بالإيثانول بمعدل 4 مل / دقيقة لمدة 15 دقيقة على الأقل لكل منهما. قم بإيقاف تشغيل مضخة HPLC وصندوق PLC ؛ إغلاق البرنامج ؛ إغلاق خط الهواء المضغوط وخط الأرجون وخط ثاني أكسيد الكربون ؛ وإيقاف تشغيل الطاقة الرئيسية للوحدة.
    15. سحب جرعة مراقبة الجودة وتشغيل عينات مراقبة الجودة.
      1. اسحب ما يقرب من 0.1 مل من الجرعة النهائية إلى 0.2 مل من قارورة مراقبة الجودة. قم بتشغيل العينة الساخنة كبرنامج "تسلسل جزئي" بعد اختبار ملاءمة النظام الموضح في الخطوة 1.2.6 .
    16. تحليل بيانات مراقبة الجودة والإفراج عن الجرعة.
      1. حساب النقاء الكيميائي والكيميائي الإشعاعي ، والقيمة الزائدة للأنانتيومريك ، والنشاط المولي ؛ تحديد قيمة الرقم الهيدروجيني.
      2. حرر الجرعة إذا اجتازت جميع نتائج الاختبار النطاق المقبول.

3. نظام ما بعد التشغيل نظيف

  1. قم بمسح وحدة وضع العلامات الراديوية باستخدام مقياس مسح Geiger-Mueller (GM) للتأكد من أن النشاط الإشعاعي قد تحلل بشكل كاف (24 ساعة على الأقل) قبل تنظيف النظام.
  2. قم بتشغيل طاقة وحدة وضع العلامات الراديوية وطاقة صندوق PLC ؛ تنشيط برنامج نظام تخليق الكيمياء الإشعاعية ؛ وتهيئة MVP الإدخال وMVP الإخراج وصياغة MVP. قم بتبديل محدد العمود إلى موضع الالتفافية.
  3. افصل خراطيش ضوء QMA والألومينا وC8.
  4. اغسل جميع القوارير والخطوط بالماء فائق النقاء أولا ، يليه الإيثانول. جفف القوارير والخطوط باستخدام الأرجون عالي النقاء.
  5. ختم كل خط تنفيس باستخدام إبرة معقمة مع غطاء. استبدل قوارير الكاشف ووعاء التفاعل بقوارير محترقة في الفرن ووعاء تفاعل ، على التوالي.
  6. قم بإيقاف تشغيل مضخة HPLC وصندوق PLC ؛ إغلاق البرنامج ؛ إغلاق خط الهواء المضغوط وخط الأرجون وخط ثاني أكسيد الكربون ؛ وإيقاف تشغيل الطاقة الرئيسية للوحدة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

يظهر مخطط التفاعل في الشكل 1. يتضمن وضع العلامات الإشعاعية الخطوتين التاليتين: 1) تفاعل سلائف وضع العلامات الإشعاعية مع [18F] يوفر الفلورايد الوسيط المسمى 18F ، و 2) إزالة الحماية من مجموعات حماية tert-butyloxycarbonyl و tert-butyl-protection في الوسيط يوفر المنتج النهائي L-[18F] FETrp. تستمر خطوتا التفاعل عند 100 درجة مئوية لمدة 10 دقائق.

قبل تلقي [18F] الفلورايد من البائع التجاري ، قم بتجميع قوارير الكاشف وقوارير الصياغة والخراطيش ؛ موازنة أنظمة مراقبة الجودة شبه الإعدادية ؛ وتشغيل اختبار ملاءمة نظام مراقبة الجودة. ويوضح الشكل 2 سير العمل التفصيلي للتخليق الإشعاعي ل L-[18F] FETrp. باختصار ، يتم مسح النشاط الإشعاعي ونقله إلى نظام تخليق الكيمياء الإشعاعية ، ويتم تجفيف الفلورايد [18F] بشكل أزيوتروبي في وعاء التفاعل بعد خطوات الاصطياد / الإطلاق. بعد دمج الفلورايد [18F] في الخطوة الأولى ، يضاف الحمض لإزالة الحماية من المجموعتين الوظيفيتين ، يليه تحييد القاعدة. يتم نقل خليط التفاعل إلى قارورة وسيطة ، ويتم شطف وعاء التفاعل بمحلول مختلط. يتم تحميل الخليط المشترك على حلقة HPLC للتنقية. يتم استخدام مزيج من أعمدة chiral و C18 HPLC لإزالة الشوائب الكيميائية. يتم جمع الجزء المستهدف في قارورة صياغة معبأة مسبقا بكلوريد الصوديوم لضبط تركيز الجرعة والتوتر. يتم تصفية المنتج النهائي معقما في قارورة الجرعة النهائية ، وفحصها ، واقتباسها لمراقبة الجودة قبل إطلاق الجرعات.

يوضح الشكل 3 الرسم التخطيطي لإعداد النظام. تتكون الوحدة من المكونات الرئيسية التالية: 1) MVP المدخلات لإضافة الكاشف ، 2) MVP الإخراج لتهوية المفاعل وشطفه ، 3) صياغة MVP لجمع جزء HPLC وصياغة الجرعة ، 4) [18F] احتجاز الفلورايد وإطلاق MVP ، و 5) نظام تنقية HPLC. يمكن مراقبة اتجاهات النشاط الإشعاعي ودرجة حرارة التفاعل والضغط في الوقت الفعلي من خلال لوحة التحكم. يظهر الشكل 4 كروماتوغرام HPLC شبه تحضيري نموذجي. يتم تحويل الجزء المستهدف الذي يحتوي على شوائب الأشعة فوق البنفسجية إلى عمود C18 قصير (يتداخل التتبع الأسود مع أثر الأشعة فوق البنفسجية الحمراء ، الشكل 4). يمكن إزالة الشوائب الموجودة في المكون المستهدف عن طريق تمرير الكسر عبر عمود C18. يتم جمع جزء HPLC النقي الذي تم إخراجه من عمود C18 في قارورة الصياغة. يتم فحص الجرعة واقتباسها لمراقبة الجودة.

ويبين الشكل 5 كروماتوغرام HPLC التمثيلي لمراقبة الجودة. يظهر كروماتوجرام العينة الفارغة قمم ضئيلة بين حجم الفراغ و 10 دقائق من البرنامج. ويظهر المرجع القياسي L-FETrp غير الموسوم إشعاعيا أيزومر واحدا، مفصولا جيدا عن المرجع القياسي لنظيره D. تظهر الجرعة النهائية من L-[18F] FETrp نقاء كيميائيا عاليا ونقاء كيميائيا إشعاعيا. يظهر اختبار ثبات المنتج النهائي عند أعلى تركيز للجرعة لمدة تصل إلى 8 ساعات أن L-[18F] FETrp مستقر من حيث النقاء الكيميائي والنقاء الكيميائي الإشعاعي وفائض enantiomeric وقيمة الرقم الهيدروجيني (الجدول 2)37. يستغرق هذا البروتوكول الخاص بالتخليق الإشعاعي المكون من وعاء واحد وخطوتين ل L-[18F] FET حوالي 100 دقيقة. العائد المصحح بالاضمحلال هو 20 ± 5٪ ، مع نقاء كيميائي وإشعاعي أكبر من 95٪. بدءا من 12-18 جيجا قدم مربع من الفلورايد [18F]، فإن النشاط المولي ل L-[18F] FET هو 88-118 جيجابايت/ميكرومول. عادة ما يكون تركيز الكتلة أقل من 0.5 ميكروغرام / مل ، مع تركيز الجرعة في حدود 37-185 ميجا بايت / مل.

Figure 1
الشكل 1: مخطط التفاعل للتخليق الإشعاعي المكون من وعاء واحد وخطوتين ل L-[18F] FETrp. الاختصارات: MeCN = الأسيتونيتريل; L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]فلورو إيثيل)-L-تريبتوفان; K222 = 4,7,13,16,21,24-hexaoxa-1,10-diazabicyclo[8.8.8] هيكساكوزان. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: نظرة عامة على سير عمل التخليق الإشعاعي L-[18F] FETrp. * سيتم اتباع مراقبة الجودة الكاملة وفقا ل USP823 ، USP797 للاستخدام البشري ل L-[18F] FETrp. الاختصارات: مراقبة الجودة = مراقبة الجودة; MeCN = الأسيتونيتريل; L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]فلورو إيثيل)-L-تريبتوفان. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: إنتاج L-[18F] FETrp. رسم تخطيطي للإعداد (يسار) وصورة لمنصة التوليف الإشعاعي (يمين). يتضمن الإعداد المكونات الرئيسية التالية: 1. إدخال MVP. 2. الإخراج MVP؛ 3. صياغة MVP؛ 4. [18F] محاصرة الفلورايد / إطلاق MVP ؛ 5. خرطوشة QMA؛ 6. قارورة وسيطة. 7. خراطيش الألومينا / C8؛ 8. المفاعل؛ 9. عمود Chiral HPLC ؛ العمود 10 ، C18 ؛ 11. HPLC زجاجة النفايات إلى العمود chiral ؛ 12. تحويل MVP ؛ 13. زجاجة نفايات HPLC إلى أعمدة chiral و C18 ؛ 14. قارورة الصياغة. 15. النسخ الاحتياطي قارورة. الاختصارات: L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]الفلورو إيثيل)-L-التربتوفان; MVP = محدد موضع القارورة المعياري ؛ QMA = ميثيل الأمونيوم الرباعي. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4: كروماتوغرام شبه تحضيري نموذجي لتنقية L-[18F] FETrp. أثر أحمر ، قناة الأشعة فوق البنفسجية في 254 نانومتر. أثر أسود ، قناة النشاط الإشعاعي. يشير السهمان 1 و2 إلى بداية ونهاية تحويل الكسر المشع الذي يحتوي على L-[18F] FETrp إلى العمود C18، على التوالي. يشير السهمان 3 و 4 إلى بداية ونهاية جمع الكسر المستهدف النقي L-[18F] FETrp المنبثق من العمود C18 ، على التوالي. اختصار: L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]فلورو إيثيل)-L-تريبتوفان. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 5
الشكل 5: كروماتوجرام HPLC التحليلي النموذجي لمراقبة جودة L-[18F] FETrp. 1) محلول فارغ ، 2) محلول قياسي ل L-FETrp ، 3) محلول قياسي لمخاليط L-FETrp و D-FETrp ، 4) تتبع الأشعة فوق البنفسجية ل L-FETrp عند 230 نانومتر ، 4) تتبع النشاط الإشعاعي لتركيبة L-[18F] FETrp. الاختصار: L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]فلورو إيثيل)-L-تريبتوفان; L-FETrp = 1-(2-فلورو إيثيل)-L-تريبتوفان; D-FETrp = 1-(2-فلورو إيثيل)-D-تريبتوفان. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الراسم التحقيق السريري مؤشرات رئيسية الايجابيات سلبيات
١١ C-5-HTP نعم تصوير الأورام العصبية الصماوية المنتجة للسيروتونين، والأمراض العصبية والنفسية حساس في الكشف عن الأورام العصبية الصماوية الصغيرة تحتاج إلى سيكلوترون في الموقع ، عمر نصف قصير ، إجراءات شاقة ، تخليق إشعاعي متعدد الأنزيمات ، حساس لتركيز السلائف ودرجة الحموضة في المحلول ، امتصاص غير محدد في مناطق الدوبامين والنورادرينالية
[11 ج] ايه ام تي نعم توطين الأنسجة المسببة للصرع وأورام الدماغ على أساس تنشيط مسار كينورينين القوي إنتاج cGMP متاح ، غير مدمج في تخليق البروتين تحتاج إلى سيكلوترون في الموقع ، عمر نصف قصير ، إجراءات شاقة ، تحديد كمي معقد في ظل ظروف مرضية
L-[18F] FETrp لا تصوير مسار كينورينين بما في ذلك بؤر الصرع وأورام الدماغ والكشف عن التشوهات العصبية المرتبطة بالصرع عمر نصف موات ، متاح للتوصيل عبر الأقمار الصناعية ، التخليق الإشعاعي cGMP ، الاستقرار العالي نحو إزالة الفلورة وقياس الجرعات الإشعاعية المواتية الامتصاص الذي يسهله كل من ناقل الأحماض الأمينية L وناقل ألانين سيرين سيستين ، لا توجد تحقيقات بشرية حتى الآن

الجدول 1: مقارنة بين 11C-5-HTP و [11C] AMT و L-[18F] FETrp. الاختصارات: cGMP = ممارسات التصنيع الجيدة الحالية; α-[11C] ميثيل-L-تريبتوفان; L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]فلورو إيثيل)-L-تريبتوفان; ١١ C-5-HTP = 11C-5-hydroxytryptophan.

ساعات بعد انتهاء تركيب الفحص نقاء المواد الكيميائية الإشعاعية بواسطة HPLC (٪) النقاء الكيميائي (٪) الفائض المضاد (٪) قيمة الأس الهيدروجيني
0 99 >95 98 5.5
1 99 >95 99 5.5
2 99 >95 99 5.5
4 99 >95 98 5.5
6 98 >95 98 5.5
8 97 >95 97 5.5

الجدول 2: اختبار ثبات L-[18F] FETrp في دفعة نموذجية بأعلى تركيز للجرعة. اختصار: L-[18F]FETrp = 1-(2-[18F]فلورو إيثيل)-L-تريبتوفان.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

التربتوفان هو حمض أميني أساسي للبشر. يلعب دورا مهما في تنظيم المزاج والوظيفة الإدراكية والسلوك. تمت دراسة مشتقات التربتوفان المصنفة إشعاعيا ، وخاصة الكربون 11 المسمى [11C] AMT ، على نطاق واسع بسبب دورها الفريد في رسم خرائط تخليق السيروتونين38،39 ، والكشف عن الأورام وتصنيفها 40 ، وتوجيه جراحة الصرع 41،42 ، وتقييم استجابة العلاج في مرض السكري43. ومع ذلك ، فإن عمر النصف القصير وإجراءات وضع العلامات الإشعاعية الشاقة تحد من التطبيق الواسع النطاق ل [11C] AMT. الجهود جارية لتطوير عوامل تحمل علامة الفلور 18 لاستقلاب التربتوفان. تلخص مقالتان حديثتان للمراجعة خصائص التطوير والتصوير لعوامل التصوير بالتريبتوفان الحاصلة على الفلور 183,28.

بالمقارنة مع سابقتها التي تحمل علامة 11C ، فإن L-[18F] FETrp يوضح خصائص التصوير في الجسم الحي ، والاستقرار الأيضي الجيد ، ومقاومة إزالة الفلورة33. بالإضافة إلى ذلك ، يوضح L-[18F] FETrp ملفا شخصيا مواتيا لقياس الجرعات مقارنة ب 18F-FDG وقد تم اقتراحه كعامل تصوير تريبتوفان واعد للترجمة السريرية32,33. تستخدم المنهجية الموصوفة هنا استراتيجية من وعاء واحد وخطوتين للتخليق الإشعاعي ل L-[18F] FETrp في نظام تخليق الكيمياء الإشعاعية. تم إنتاج L-[18F] FETrp بنقاء كيميائي عال ، ونقاء كيميائي إشعاعي ، وفائض enantiomeric. لا يزيد إجمالي كتلة L-FETrp غير المشعة في الجرعة النهائية عن 5 ميكروغرام ، ولا يزيد محتوى الإيثانول عن 10٪. يتم إنتاج L-[18F] FETrp بشكل روتيني في مركز PET لتصوير استقلاب التربتوفان في نموذج ورم دماغي ورم دماغي للورم الأرومي النخاعي المعدل وراثيا وقد أظهر نتائج تصوير إيجابية32. عند مقارنته بالطريقة المبلغ عنها ل L-[18F] FETrp ، يتضمن البروتوكول الحالي الفوائد المفصلة أدناه.

أولا، يستخدم وعاء تفاعل صغير ومذيبات أقل من السلائف والتفاعل لوضع العلامات الإشعاعية بالمقارنة مع وحدات وطرق الوسم الإشعاعي الأخرى المبلغ عنها (التي استخدم فيها 9 ملغ من السلائف في 1.1 مل من المذيب)(35)، ولا يضاف إلى التفاعل سوى 1-2 ملغ من سلائف الوسم الإشعاعي في 0.5 مل من المذيب ولكن بعائد أعلى بكثير من الإنانتيومر. تم الإبلاغ عن عائد أقل من 1٪ للتخليق الإشعاعي المكون من وعاءين وثلاث خطوات ل L-[18F] FETrp دون أي تقرير عن القيمة الزائدة للأنانتيومريك44.

ثانيا ، يتم استخدام أقل كمية من K222 السامة ، مقارنة بالإجراءات المبلغ عنها ل L-[18F] FETrp أو racemic [18F] FETrp. عادة ما يتم استخدام 4-5 ملغ من K222 مقارنة مع 37.5 ملغ المستخدمة من قبل الآخرين35. K222 هو محفز نقل الطور الذي يستخدم بشكل متكرر في التخليق الإشعاعي لمقتفيات PET الموسومة ب 18F. الحد المحدد في USP ل K222 أقل من 50 ميكروغرام / مل. يجب إجراء اختبار بقعة اللون للكشف عن تركيز K222 المتبقي لتلبية المعايير قبل إطلاق الجرعة النهائية للاستخدام السريري45.

ثالثا ، يتم إدخال 1٪ فقط من الماء إلى محلول K2CO3 / K222 لإزالة الفلورايد [18F] ، مما يسرع عملية تجفيف الفلورايد المائي [18F]. [18F] أنيونات الفلورايد رطبة بشكل كبير وتصبح خاملة كيميائيا في الوسط المائي46. لذلك ، فإن تعزيز النيوكليوفيليا عن طريق إذابة [18F] الفلورايد والتجفيف الأزيوتروبي للمحلول المائي مطلوب لدمج الفلورايد [18F]. سوف تتنافس المياه أيضا مع [18F] الفلورايد للتحلل بدلا من الاستبدال النيوكليولوري [18F] المطلوب لسلائف وضع العلامات الإشعاعية.

رابعا ، يتم استخدام مرحلة متنقلة قابلة للحقن لتنقية L-[18F] FETrp. يستخدم عشرة في المائة من الإيثانول في 50 mM من خلات الصوديوم / حمض الخليك ، الرقم الهيدروجيني 5.5 ، كمرحلة متنقلة لتنقية المقتفي الإشعاعي ، مما يجعل محتوى الإيثانول بسهولة أقل من 10٪ في الجرعة النهائية للاستخدام السريري. في حين تم الإبلاغ عن 90٪ من الإيثانول في الماء لحل enantiomers ، يستغرق الأمر وقتا أطول لتبخر محتوى الإيثانول إلى أقل من 10٪ عند 78 درجة مئوية 34.

تظهر الدراسة قبل السريرية ل L-[18F] FETrp في نموذج فأر الورم الأرومي النخاعي المعدل وراثيا أن 1-L-[18F] FETrp كان لديه تراكم ورم دماغي مرتفع مع حركيات مواتية ، لا تذكر في إزالة الفلورة في الجسم الحي ، وامتصاص منخفض للخلفية32. 1-L-[18F] FETrp يظهر أيضا نسبة مستهدفة إلى غير مستهدفة متفوقة إلى 18F-FDG31. علاوة على ذلك ، من السهل إعداد البروتوكول لإنتاج L-[18F] FETrp للتحقيق السريري37. يمكن إجراء اختبارات مراقبة الجودة الإضافية والشاملة ، بما في ذلك سلامة المرشح ، ونقاء النويدات المشعة ، ومستويات المذيبات المتبقية ، وتركيز K222 ، ومستوى السموم الداخلية البكتيرية ، واختبارات العقم ، بسهولة للجرعة النهائية من المستحضرات الصيدلانية الإشعاعية. عملية الموافقة التنظيمية للاستخدام السريري ل L-[18F] FETrp في الموضوعات البشرية مستمرة بنشاط.

الطريقة لديها بعض القيود. يتم استخدام عمودين HPLC للحصول على نقاء كيميائي كاف وفائض enantiomeric من L-[18F] FETrp. يتم استخدام معدل تدفق المرحلة المتنقلة عند 3 مل / دقيقة للتنقية. يؤدي معدل التدفق الأعلى إلى ارتفاع الضغط الخلفي ، في حين يؤدي معدل التدفق المنخفض إلى إطالة وقت للتنقية وضعف دقة خط الأساس للقمم. قد تؤدي أعمدة HPLC البديلة المتوافقة مع المرحلة المتنقلة والتي تظهر انتقائية أفضل تجاه enantiomers ودقة جيدة على الشوائب إلى تبسيط خطوات التنقية.

وحدة توليف الكيمياء الإشعاعية هي نظام غير تجاري. تم الإبلاغ عن التخليق الإشعاعي المؤتمت بالكامل للراسيميك [18F] FETrp في مركب GE FASTlab التجاري. يتم إجراء الفصل الدائري لل enantiomers باستخدام عمود HPLC تحليلي دائري ؛ تتم صياغة الأيزومرات L و D النهائية على كاسيت FASTLab ثان35. أبلغ Xin و Cai34 عن التخليق الإشعاعي التلقائي ل L-[18F] FETrp النقي بصريا باستخدام نظام GE FX-N. في حين يمكن فصل اثنين من enantiomers بسهولة مع عمود HPLC chiral شبه التحضيري ، فإن المرحلة المتنقلة التي تحتوي على نسبة عالية من الإيثانول (90٪ من الإيثانول في الماء) ليست مناسبة للحقن البشري المباشر34. إن استخدام جهاز المزج الإشعاعي التجاري والطور المتنقل القابل للحقن ل L-[18F] FETrp مع فائض إنانتيومريك مرتفع أمر مرغوب فيه للغاية لسهولة التحقيق السريري.

في الختام ، تم تصنيع تناظرية من التريبتوفان التناظري L-[18F] FETrp المسمى بالفلور 18 في نظام تخليق الكيمياء الإشعاعية باستخدام نهج من وعاء واحد من خطوتين مع موثوقية عالية وقابلية للتكرار. يتميز التخليق الإشعاعي بكميات صغيرة من سلائف ومذيبات وضع العلامات الإشعاعية ، ومرحلة متنقلة قابلة للحقن ، وسهولة التنفيذ للإنتاج السريري ل L-[18F] FETrp للاستخدام البشري. وسيسهل البروتوكول استخدام هذا المقتفي الإشعاعي على نطاق أوسع للاضطرابات العصبية والسرطانات المتورطة في استقلاب التربتوفان.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

ويعلن صاحبا البلاغ أنه لا توجد مصالح مالية متنافسة.

Acknowledgments

تم دعم هذا العمل من قبل مركز التشخيص والبحث PET / MRI ، ومن قبل أقسام البحوث الطبية الحيوية والأشعة في مستشفى Nemours / Alfred I. DuPont للأطفال.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
[18F]Fluoride in [18O]H2O PETNET Solutions Inc. N/A
4,7,13,16,21,24-hexaoxa-1,10-diazabicyclo[8.8.8]hexacosane ACROS 291950010 Kryptofix 222 or K222, 98%
Acetic acid ACROS 222142500 99.8%
Acetonitrile Sigma-Aldrich 271004 anhydrous, 99.8%
Agilent 1260 HPLC system Agilent Technologies Agilent 1260 Agilent 1260 series
Analytcial chiral HPLC column Sigma-Aldrich 12024AST Astec CHIROBIOTIC T, 25 cm × 4.6 mm
Carbon dioxide, 60 LBS Airgas REFR744R200S 99.99%
D-FETrp standard reference Affinity Research Chemicals Inc N/A Custom synthesis
Empty sterile vial Jubilant HollisterStier 7515 20 mm closure, 10 mL
Ethanol Decon Labs 2716 200 proof, USP grade. ≥99.9%
Fisherbrand 13 mm Syringe Filter, 0.22 µm, PVDF, sterile Fisher Scientific 09-720-3
Hydrochloric acid Sigma-Aldrich 30721 ≥37%
Isopropanol Decon Labs 8316 70%, sterile
L-[18F]FETrp radiolabeling precursor Affinity Research Chemicals Inc N/A Custom synthesis
L-FETrp standard reference Affinity Research Chemicals Inc N/A Custom synthesis
Light C8 cartridge Waters WAT036770 Sep-Pak  C8 plus light cartridge
Needle, 20 G x 1 Becton-Dickinson & Co. 305175
Needle, 20 G x 1 ½ Becton-Dickinson & Co. 305176
Needle, 21 G x 2 Becton-Dickinson & Co. 305129
Neutral aluminum oxide Waters WAT023561 Sep-Pak alumina N plus light
Nylon membrane (0.20 µm ) MilliPore GNWP04700 47 mm
Pall Acrodisc 25 mm syringe sterile filter Pall Corporation 4907
PETCHEM radiochemistry synthesis system PETCHEM Solutions Inc. Pinckney, MI N/A Radiosynthesizer
pH strips 2.0 - 9.0 EMD Millipore 1.09584.0001
Potassium carbonate Sigma-Aldrich 367877 99.995%
Quaternary methylammonium light cartridge Waters 186004051 Sep-Pak QMA light
Semi-preparative C18 HPLC column Phenomenex 00D-4253-N0 100 × 10 mm
Semi-preparative chiral HPLC column Sigma-Aldrich 12034AST Astec CHIROBIOTIC T, 25 cm × 10 mm
Sodium chloride injection 23.4% APP Pharmaceutical, LLC 18730 USP grade
Sodium chloridei injection 0.9% Hospira NDC 0409-4888-10 USP grade
Sodium hydroxide Honeywell 306576 99.99%
Spinal needle, 20 G x 3 ½ Becton-Dickinson & Co. 405182
Sterile alcohol prep pads BioMed Resource Inc. PC661
Sterile empty vials, 2 mL Hollister Stier 7505ZA 13 mm closure
Sterile empty vials, 30 mL Jubilant HollisterStier 7520ZA 20 mm closure
Syringe PP/PE, 3 mL, Luer Lock Air-Tite 4020-X00V0
Syringe PP/PE, 5 mL, Luer Lock Becton-Dickinson & Co. 309646
Syringe,  PP/PE, 10 mL, NORM-JECT Air-Tite 4100-000V0
Syringe, 1 mL, Luer Slip Becton-Dickinson & Co. 309659
Syringe, 3 mL, Luer-Lock Becton-Dickinson & Co. 309657
Ultra high purity argon Airgas AR UHP300 99.999%
Ultrapure water MilliporeSigma ZRQSVP300 Direct-Q 3 tap to pure and ultrapure water purification system

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Cetina Biefer, H. R., Vasudevan, A., Elkhal, A. Aspects of tryptophan and nicotinamide adenine dinucleotide in immunity: A new twist in an old tale. International Journal of Tryptophan Research. 10, 1178646917713491 (2017).
  2. Savitz, J. The kynurenine pathway: a finger in every pie. Molecular Psychiatry. 25 (1), 131-147 (2020).
  3. Zlatopolskiy, B. D., et al. 11C- and 18F-labelled tryptophans as PET-tracers for imaging of altered tryptophan metabolism in age-associated disorders. Russian Chemical Reviews. 89 (9), 879-896 (2020).
  4. Eriksson, B., et al. Positron emission tomography (PET) in neuroendocrine gastrointestinal tumors. Acta Oncologica. 32 (2), 189-196 (1993).
  5. Kälkner, K. M., et al. Positron emission tomography (PET) with 11C-5-Hydroxytryptophan (5-HTP) in patients with metastatic hormone-refractory prostatic adenocarcinoma. Nuclear Medicine and Biology. 24 (4), 319-325 (1997).
  6. Eriksson, O., et al. Quantitative imaging of serotonergic biosynthesis and degradation in the endocrine pancreas. Journal of Nuclear Medicine. 55 (3), 460-465 (2014).
  7. Carlbom, L., et al. 11C]5-hydroxy-tryptophan pet for assessment of islet mass during progression of type 2 diabetes. Diabetes. 66 (5), 1286-1292 (2017).
  8. Eriksson, O., et al. Positron emission tomography to assess the outcome of intraportal islet transplantation. Diabetes. 65 (9), 2482-2489 (2016).
  9. Jager, P. L., et al. Radiolabeled amino acids: Basic aspects and clinical applications in oncology. Journal of Nuclear Medicine. 42 (3), 432-445 (2001).
  10. Langen, K. J., Galldiks, N. Update on amino acid pet of brain tumours. Current Opinion in Neurology. 31 (4), 354-361 (2018).
  11. Chugani, D. C., Muzik, O., Chakraborty, P., Mangner, T., Chugani, H. T. Human brain serotonin synthesis capacity measured in vivo with α-[C-11]methyl-L-tryptophan. Synapse. 28 (1), 33-43 (1998).
  12. Chugani, D. C., Muzik, O. Alpha[C-11]methyl-L-tryptophan PET maps brain serotonin synthesis and Kynurenine pathway metabolism. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 20, 2-9 (2000).
  13. Diksic, M., Nagahiro, S., Sourkes, T. L., Yamamoto, Y. L. A new method to measure brain serotonin synthesis in vivo. I. Theory and basic data for a biological model. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 10 (1), 1-12 (1990).
  14. Diksic, M., Young, S. N. Study of the brain serotonergic system with labeled α-methyl-L-tryptophan. Journal of Neurochemistry. 78 (6), 1185-1200 (2001).
  15. Alkonyi, B., et al. Accurate differentiation of recurrent gliomas from radiation injury by kinetic analysis of α-11C-methyl-L-tryptophan PET. Journal of Nuclear Medicine. 53, 1058-1064 (2012).
  16. Bagla, S., et al. A distinct microRNA expression profile is associated with α[11C]-methyl-L-tryptophan (AMT) PET uptake in epileptogenic cortical tubers resected from patients with tuberous sclerosis complex. Neurobiology of Disease. 109, 76-87 (2018).
  17. Alkonyi, B., et al. Increased tryptophan transport in epileptogenic dysembryoplastic neuroepithelial tumors. Journal of Neuro-oncology. 107 (2), 365-372 (2012).
  18. Chugani, D. C. α-methyl-L-tryptophan: Mechanisms for tracer localization of epileptogenic brain regions. Biomarkers in Medicine. 5 (5), 567-575 (2011).
  19. Chugani, D. C., et al. Imaging epileptogenic tubers in children with tuberous sclerosis complex using α-[11C]methyl-L-tryptophan positron emission tomography. Annals of Neurology. 44 (6), 858-866 (1998).
  20. Chugani, H. T., et al. α-[11C]-Methyl-L-tryptophan-PET in 191 patients with tuberous sclerosis complex. Neurology. 81 (7), 674-680 (2013).
  21. Jeong, J. W., et al. Multi-modal imaging of tumor cellularity and tryptophan metabolism in human Gliomas. Cancer Imaging. 15 (1), 10 (2015).
  22. Juhász, C., et al. Quantitative PET imaging of tryptophan accumulation in gliomas and remote cortex. Clinical Nuclear Medicine. 37 (9), 838-842 (2012).
  23. Juhász, C., et al. Tryptophan metabolism in breast cancers: Molecular imaging and immunohistochemistry studies. Nuclear Medicine and Biology. 39 (7), 926-932 (2012).
  24. Juhász, C., et al. Successful surgical treatment of an inflammatory lesion associated with new-onset refractory status epilepticus. Neurosurgical Focus. 34, 5 (2013).
  25. Kumar, A., Asano, E., Chugani, H. T. α-[11C]-methyl-L-tryptophan PET for tracer localization of epileptogenic brain regions: Clinical studies. Biomarkers in Medicine. 5 (5), 577-584 (2011).
  26. Tiwari, V. N., Kumar, A., Chakraborty, P. K., Chugani, H. T. Can diffusion tensor imaging (DTI) identify epileptogenic tubers in tuberous sclerosis complex? Correlation with α-[11C]methyl-L-tryptophan ([11C]AMT) positron emission tomography (PET). Journal of Child Neurology. 27 (5), 598-603 (2012).
  27. Juhász, C., et al. In vivo uptake and metabolism of α-[11C]methyl-L-tryptophan in human brain tumors. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 26 (3), 345-357 (2006).
  28. John, F., Muzik, O., Mittal, S., Juhász, C. Fluorine-18-labeled PET radiotracers for imaging tryptophan uptake and metabolism: a systematic review. Molecular Imaging and Biology. 22 (4), 805-819 (2020).
  29. Zlatopolskiy, B. D., et al. Discovery of 7-[ 18 F]fluorotryptophan as a novel positron emission tomography (PET) probe for the visualization of tryptophan metabolism in vivo. Journal of Medicinal Chemistry. 61 (1), 189-206 (2018).
  30. Giglio, B. C., et al. Synthesis of 5-[18F]fluoro-α-methyl tryptophan: New trp based PET agents. Theranostics. 7 (6), 1524-1530 (2017).
  31. Yue, X., et al. Comparison of 1-(2-[18F]fluoroethyl)-L-tryptophan and FDG for the detection of medulloblastoma in a transgenic mouse model. Journal of Nuclear Medicine. 60, Supplement 1 545 (2019).
  32. Xin, Y., et al. PET imaging of medulloblastoma with an 18F-labeled tryptophan analogue in a transgenic mouse model. Scientific Reports. 10 (1), 3800 (2020).
  33. Michelhaugh, S. K., et al. Assessment of tryptophan uptake and kinetics using 1-(2-18F-fluoroethyl)-L-tryptophan and α-11C-methyl-L-tryptophan PET imaging in mice implanted with patient-derived brain tumor xenografts. Journal of Nuclear Medicine. 58 (2), 208-213 (2017).
  34. Xin, Y., Cai, H. Improved radiosynthesis and biological evaluations of L- and D-1-[18F]fluoroethyl-tryptophan for PET imaging of IDO-mediated kynurenine pathway of tryptophan metabolism. Molecular Imaging and Biology. 19 (4), 589-598 (2017).
  35. Henrottin, J., et al. Fully automated radiosynthesis of N1-[18F]fluoroethyl-tryptophan and study of its biological activity as a new potential substrate for indoleamine 2,3-dioxygenase PET imaging. Nuclear Medicine and Biology. 43 (6), 379-389 (2016).
  36. Xin, Y., et al. Evaluation of l-1-[18F]Fluoroethyl-tryptophan for PET imaging of cancer. Molecular Imaging and Biology. 21 (6), 1138-1146 (2019).
  37. Yue, X., et al. Automated production of 1-(2-[18F]fluoroethyl)-L-tryptophan for imaging of tryptophan metabolism. Applied Radiation and Isotopes. 156, 109022 (2020).
  38. Booij, L., et al. Brain serotonin synthesis in adult males characterized by physical aggression during childhood: A 21-year longitudinal study. PLoS ONE. 5 (6), 11255 (2010).
  39. Chandana, S. R., et al. Significance of abnormalities in developmental trajectory and asymmetry of cortical serotonin synthesis in autism. International Journal of Developmental Neuroscience. 23 (2-3), 171-182 (2005).
  40. Juhász, C., Dwivedi, S., Kamson, D. O., Michelhaugh, S. K., Mittal, S. Comparison of amino acid positron emission tomographic radiotracers for molecular imaging of primary and metastatic brain tumors. Molecular Imaging. 13 (6), 1-10 (2014).
  41. Rubí, S., et al. Positron emission tomography with α-[11C]methyl-L-tryptophan in tuberous sclerosis complex-related epilepsy. Epilepsia. 54 (12), 2143-2150 (2013).
  42. Chugani, H. T., et al. Clinical and histopathologic correlates of 11C-alpha-methyl-L-tryptophan (AMT) PET abnormalities in children with intractable epilepsy. Epilepsia. 52 (9), 1692-1698 (2011).
  43. Muzik, O., Burghardt, P., Yi, Z., Kumar, A., Seyoum, B. Successful metformin treatment of insulin resistance is associated with down-regulation of the kynurenine pathway. Biochemical and Biophysical Research Communications. 488 (1), 29-32 (2017).
  44. Sun, T., et al. Radiosynthesis of 1-[18F]fluoroethyl-L-tryptophan as a novel potential amino acid PET tracer. Applied Radiation and Isotopes. 70 (4), 676-680 (2012).
  45. Mock, B. H., Winkle, W., Vavrek, M. T. A color spot test for the detection of Kryptofix 2.2.2 in [18F]FDG preparations. Nuclear Medicine and Biology. 24 (2), 193-195 (1997).
  46. Kim, D. W., Jeong, H. J., Lim, S. T., Sohn, M. H. Recent trends in the nucleophilic [18F]-radiolabeling method with no-carrier-added [18F]fluoride. Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 44 (1), 25-32 (2010).

Tags

الكيمياء ، العدد 175 ، 1-(2-[18F] الفلورو إيثيل) -L-tryptophan ، التخليق الإشعاعي ، استقلاب التربتوفان ، التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني ، مسار كينورينين
التخليق الإشعاعي ل 1-(2-[<sup>18F</sup>]Fluoroethyl)-L-Tryptophan باستخدام وعاء واحد ، بروتوكول من خطوتين
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Yue, X., Nikam, R. M., Kecskemethy,… More

Yue, X., Nikam, R. M., Kecskemethy, H. H., Kandula, V. V. R., Falchek, S. J., Averill, L. W., Langhans, S. A. Radiosynthesis of 1-(2-[18F]Fluoroethyl)-L-Tryptophan using a One-pot, Two-step Protocol. J. Vis. Exp. (175), e63025, doi:10.3791/63025 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter